Закон ома все формулы: Закон Ома. Формула Закона Ома

Ответ. $I=\frac{U S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)}{d \cdot \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}$

Слишком сложно?

Формула закона Ома не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Пример

Задание. Какой будет плотность тока в металлическом проводнике (удельное сопротивление считать равным $\rho$) постоянного сечения, имеющем длину l, если напряжение, которое приложено к проводу равно U?

Решение. Плотность тока для проводника, который имеет постоянное сечение S можно найти как:

Силу тока можно вычислить, если использовать формулу Закона Ома для участка цепи не имеющего ЭДС:

Сопротивление провода найдем, применяя формулу:

Подставим, необходимые величины в (2.1), получим:

Ответ. $j=\frac{U S}{S \rho l}$

Читать дальше: Формула мощности тока.

Закон Ома. Для цепей и тока. Формулы и применение

Георг Симон Ом начал свои исследования вдохновляясь знаменитым трудом Жана Батиста Фурье «Аналитическая теория тепла». В этой работе Фурье представлял тепловой поток между двумя точками как разницу температур, а изменение теплового потока связывал с его прохождением через препятствие неправильной формы из теплоизолирующего материала. Аналогично этому Ом обуславливал возникновение электрического тока разностью потенциалов.

История

Исходя из этого Ом стал экспериментировать с разными материалами проводника. Для того, чтобы определить их проводимость он подключал их последовательно и подгонял их длину таким образом, чтобы сила тока была одинаковой во всех случаях.

Важно при таких измерениях было подбирать проводники одного и того же диаметра. Ом, замеряя проводимость серебра и золота, получил результаты, которые по современным данным не отличаются точностью. Так, серебряный проводник у Ома проводил меньше электрического тока, чем золотой. Сам Ом объяснял это тем, что его проводник из серебра был покрыт маслом и из-за этого, по всей видимости, опыт не дал точных результатов.

Однако не только с этим были проблемы у физиков, которые в то время занимались подобными экспериментами с электричеством. Большие трудности с добычей чистых материалов без примесей для опытов, затруднения с калибровкой диаметра проводника искажали результаты тестов. Еще большая загвоздка состояла в том, что сила тока постоянно менялась во время испытаний, поскольку источником тока служили переменные химические элементы. В таких условиях Ом вывел логарифмическую зависимость силы тока от сопротивления провода.

Немногим позже немецкий физик Поггендорф, специализировавшийся на электрохимии, предложил Ому заменить химические элементы на термопару из висмута и меди. Ом начал свои эксперименты заново. В этот раз он пользовался термоэлектрическим устройством, работающем на эффекте Зеебека в качестве батареи. К нему он последовательно подключал 8 проводников из меди одного и того же диаметра, но различной длины. Чтобы измерить силу тока Ом подвешивал с помощью металлической нити над проводниками магнитную стрелку. Ток, шедший параллельно этой стрелке, смещал ее в сторону. Когда это происходило физик закручивал нить до тех пор, пока стрелка не возвращалась в исходное положение. Исходя из угла, на который закручивалась нить можно было судить о значении силы тока.

В результате нового эксперимента Ом пришел к формуле:

Х = a / b + l

Здесь X – интенсивность магнитного поля провода, l – длина провода, a – постоянная величина напряжения источника, b – постоянная сопротивления остальных элементов цепи.

Если обратиться к современным терминам для описания данной формулы, то мы получим, что Х – сила тока, а – ЭДС источника, b + l – общее сопротивление цепи.

Закон Ома для отдельного участка цепи гласит: сила тока на участке цепи увеличивается при возрастании напряжения и уменьшается при возрастании сопротивления этого участка.

I = U / R

Исходя из этой формулы, мы можем решить, что сопротивление проводника зависит от разности потенциалов. С точки зрения математики, это правильно, но ложно с точки зрения физики. Эта формула применима только для расчета сопротивления на отдельном участке цепи.

Чтобы рассчитать сопротивление проводника, нужно перемножить его длину на удельное сопротивление его материала и разделить на площадь поперечного сечения.

Таким образом формула для расчета сопротивления проводника примет вид:

R = p ⋅ l / s

Отличие закона Ома для полной цепи от закона Ома для участка цепи заключается в том, что теперь мы должны учитывать два вида сопротивления. Это «R» сопротивление всех компонентов системы и «r» внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы. Формула таким образом приобретает вид:

I = U / R + r

Переменный ток отличается от постоянного тем, что он изменяется с определенными временными периодами. Конкретно он изменяет свое значение и направление. Чтобы применить закон Ома здесь нужно учитывать, что сопротивление в цепи с постоянным током может отличатся от сопротивления в цепи с током переменным. И отличается оно в том случае если в цепи применены компоненты с реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление может быть индуктивным (катушки, трансформаторы, дроссели) и емкостными (конденсатор).

Попробуем разобраться, в чем реальная разница между реактивным и активным сопротивлением в цепи с переменным током. Вы уже должны были понять, что значение напряжение и силы тока в такой цепи меняется со временем и имеют, грубо говоря, волновую форму.

Если мы схематически представим, как с течением времени меняются эти два значения, у нас получится синусоида. И напряжение, и сила тока от нуля поднимаются до максимального значения, затем, опускаясь, проходят через нулевое значение и достигают максимального отрицательного значения. После этого снова поднимаются через нуль до максимального значения и так далее. Когда говорится, что сила тока или напряжение имеет отрицательное значение, здесь имеется ввиду, что они движутся в обратном направлении.

Весь процесс происходит с определенной периодичностью. Та точка, где значение напряжения или силы тока из минимального значения поднимаясь к максимальному значению проходит через нуль называется фазой.

На самом деле, это только предисловие. Вернемся к реактивному и активному сопротивлению. Отличие активного сопротивления от реактивного в том, что в цепи с активным сопротивлением фаза тока совпадает с фазой напряжения. То есть, и значение силы тока, и значение напряжения достигают максимума в одном направлении одновременно. В таком случае наша формула для расчета напряжения, сопротивления или силы тока не меняется.

Если же цепь содержит реактивное сопротивление, фазы тока и напряжения сдвигаются друг от друга на ¼ периода. Это означает, что, когда сила тока достигнет максимального значения, напряжение будет равняться нулю и наоборот. Когда применяется индуктивное сопротивление, фаза напряжения «обгоняет» фазу тока. Когда применяется емкостное сопротивление, фаза тока «обгоняет» фазу напряжения.

Формула для расчета падения напряжения на индуктивном сопротивлении:

U = I ⋅ ωL

Где L – индуктивность реактивного сопротивления, а ω – угловая частота (производная по времени от фазы колебания).

Формула для расчета падения напряжения на емкостном сопротивлении:

U = I / ω ⋅ С

С – емкость реактивного сопротивления.

Эти две формулы – частные случаи закона Ома для переменных цепей.

Полный же будет выглядеть следующем образом:

I = U / Z

Здесь Z – полное сопротивление переменной цепи известное как импеданс.

Закон Ома не является базовым законом в физике, это лишь удобная зависимость одних значений от других, которая подходит почти в любых ситуациях на практике. Поэтому проще будет перечислить ситуации, когда закон может не срабатывать:

• Если есть инерция носителей заряда, например, в некоторых высокочастотных электрических полях;
• В сверхпроводниках;
• Если провод нагревается до такой степени, что вольтамперная характеристика перестает быть линейной. Например, в лампах накаливания;
• В вакуумных и газовых радиолампах;
• В диодах и транзисторах.

Похожие темы:

Закона Ома для участка цепи

В природе существует два основных вида материалов, проводящие ток и непроводящие (диэлектрики). Отличаются эти материалы наличием условий для перемещения в них электрического тока (электронов).

Из токопроводящих материалов (медь, алюминий, графит, и многие другие), делают электрические проводники, в них электроны не связаны и могут свободно перемещаться.

В диэлектриках электроны привязаны к атомам намертво, поэтому ток в них течь не может. Из них делают изоляцию для проводов, детали электроприборов.

Для того чтобы электроны начали перемещаться в проводнике (по участку цепи пошел ток), им нужно создать условия. Для этого в начале участка цепи должен быть избыток электронов, а в конце – недостаток. Для создания таких условий используют источники напряжения – аккумуляторы, батарейки, электростанции.

Формула Закона Ома

В 1827 году Георг Симон Ом открыл закон силы электрического тока. Его именем назвали Закон и единицу измерения величины сопротивления. Смысл закона в следующем.

Чем толще труба и больше давление воды в водопроводе (с увеличением диаметра трубы уменьшается сопротивление воде) – тем больше потечет воды. Если представить, что вода это электроны (электрический ток), то, чем толще провод и больше напряжение (с увеличением сечения провода уменьшается сопротивление току) – тем больший ток будет протекать по участку цепи.

Сила тока, протекающая по электрической цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.

где

I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А;

U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;

R – сопротивление, измеряется в омах и обозначается Oм.

Если известны напряжение питания U и сопротивление электроприбора R, то с помощью вышеприведенной формулы, воспользовавшись онлайн калькулятором, легко определить силу протекающего по цепи тока I.

С помощью закона Ома рассчитываются электрические параметры электропроводки, нагревательных элементов, всех радиоэлементов современной электронной аппаратуры, будь то компьютер, телевизор или сотовый телефон.

Применение закона Ома на практике

На практике часто приходится определять не силу тока I, а величину сопротивления R. Преобразовав формулу Закона Ома, можно рассчитать величину сопротивления R, зная протекающий ток I и величину напряжения U.

Величину сопротивления может понадобится рассчитать, например, при изготовлении блока нагрузок для проверки блока питания компьютера. На корпусе блока питания компьютера обычно есть табличка, в которой приведен максимальный ток нагрузки по каждому напряжению. Достаточно в поля калькулятора ввести данные величины напряжения и максимальный ток нагрузки и в результате вычисления получим величину сопротивления нагрузки для данного напряжения. Например, для напряжения +5 В при максимальной величине тока 20 А, сопротивление нагрузки составит 0,25 Ом.

Формула Закона Джоуля-Ленца

Величину резистора для изготовления блока нагрузки для блока питания компьютера мы рассчитали, но нужно еще определить какой резистор должен быть мощности? Тут поможет другой закон физики, который, независимо друг от друга открыли одновременно два ученых физика. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля-Ленца.

Потребляемая нагрузкой мощность прямо пропорциональна приложенной величине напряжения и протекающей силе тока. Другими словами, при изменении величины напряжения и тока будет пропорционально будет изменяться и потребляемая мощность.

где

P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт;

U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;

I – сила ток, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Зная напряжения питания и силу тока, потребляемую электроприбором, можно по формуле определить, какую он потребляет мощность. Достаточно ввести данные в окошки ниже приведенного онлайн калькулятора.

Закон Джоуля-Ленца позволяет также узнать силу тока, потребляемую электроприбором зная его мощность и напряжение питания. Величина потребляемого тока необходима, например, для выбора сечения провода при прокладке электропроводки или для расчета номинала.

Например, рассчитаем потребляемый ток стиральной машины. По паспорту потребляемая мощность составляет 2200 Вт, напряжение в бытовой электросети составляет 220 В. Подставляем данные в окошки калькулятора, получаем, что стиральная машина потребляет ток величиной 10 А.

Еще один пример, Вы решили в автомобиле установить дополнительную фару или усилитель звука. Зная потребляемую мощность устанавливаемого электроприбора легко рассчитать потребляемый ток и правильно подобрать сечение провода для подключения к электропроводке автомобиля. Допустим, дополнительная фара потребляет мощность 100 Вт (мощность установленной в фару лампочки), бортовое напряжение сети автомобиля 12 В. Подставляем значения мощности и напряжения в окошки калькулятора, получаем, что величина потребляемого тока составит 8,33 А.

Разобравшись всего в двух простейших формулах, Вы легко сможете рассчитать текущие по проводам токи, потребляемую мощность любых электроприборов – практически начнете разбираться в основах электротехники.

Преобразованные формулы Закона Ома и Джоуля-Ленца

Встретил в Интернете картинку в виде круглой таблички, в которой удачно размещены формулы Закона Ома и Джоуля-Ленца и варианты математического преобразования формул. Табличка представляет собой не связанные между собой четыре сектора и очень удобна для практического применения

По таблице легко выбрать формулу для расчета требуемого параметра электрической цепи по двум другим известным. Например, нужно определить ток потребления изделием по известной мощности и напряжению питающей сети. По таблице в секторе тока видим, что для расчета подойдет формула I=P/U.

А если понадобится определить напряжение питающей сети U по величине потребляемой мощности P и величине тока I, то можно воспользоваться формулой левого нижнего сектора, подойдет формула U=P/I.

Подставляемые в формулы величины должны быть выражены в амперах, вольтах, ваттах или Омах.

Формула полного расчета закона Ома для цепей постоянного и переменного токов

Закон Ома – простой и мощный математический инструмент, помогающий анализировать электрические схемы. Он лучше всего используется для понимания взаимосвязи между временными характеристиками цепи. Однако ему присущи некоторые ограничения. Следует понимать подобные ограничения, чтобы правильно использовать правило в реальных схемах.

Классическая формула закона Ома

Согласно данному канону, ток увеличивается с увеличением напряжения. При фиксированном напряжении изменение сопротивления приводит к обратно пропорциональному изменению тока. Данное правило справедливо для сети только с активным сопротивлением.

Для информации. К этому принципу физики должно быть «конститутивное отношение», означающее только предположение, что некоторые материалы или даже вакуум поддерживают линейную вольт-амперную характеристику цепи. На самом же деле этого не может быть, поскольку нет такого понятия, как чистое сопротивление. Имеется в виду просто математическое упрощение. Каждому реальному резистору свойственна небольшая реальная индуктивность и емкость, и связанное с ними … сопротивление изменяется с температурой.

Закон Ома

Фундаментальное правило физики имеет формулировку для цепей постоянного тока и не сопровождается нелинейными нагрузками, такими как транзисторы, диоды, конденсаторы. Переменный ток подчиняется данному правилу, но вместо известной формулы:

I = U/ R, где:

• I – ток через проводник в единицах «ампер»,
• U – напряжение, измеренное через проводник в единицах «вольт»,
• R – противодействующее сопротивление проводника в единицах «Ом»;

используется формула для расчета:

I = U / Z, где:

Z – импеданс контура.

Импеданс – это противодействие потоку электрических зарядов.

Физические параметры в контуре с активным сопротивлением

Линейная зависимость, описываемая данной функцией, на самом деле является исключением в природе. Закон применяется только при довольно ограниченном наборе условий (постоянной температуре, металлических проводниках с постоянными напряжениями).

В действительности вольт-амперное соотношение внутри физического материала обычно сложное и нелинейное. Различные нелинейные математические модели могут применяться только при четко определенных диапазонах напряжений, полярностях и температурах.

Параметры контура с реактивным сопротивлением

Когда резисторы (или лампочки) подключаются последовательно (серия), один и тот же ток проходит через каждый из них. При параллельной проводке токи не связаны друг с другом и определяются значением каждого резистора. В каждом случае величина тока определяется законом Ома:

• для последовательной схемы сопротивления складываются вместе,
• для параллельной схемы они берутся отдельно, и суммируется ток.

Математика последовательных соединений проще. Сопротивления в параллельных или более сложных конфигурациях требуют сведения к одному значению сопротивления.

Закон Ома для различных типовых цепей

Найти объекты, которые эмулируют резисторы на очень высокой частоте, довольно трудно. Если построить график U / I, то у большинства материалов под высоким напряжением графическая характеристика будет представлена непрямой линией. Такие материалы не подчиняются классическому закону физики.

Если есть возможность определить мгновенные значения для напряжения V и сопротивления R, то можно рассчитать мгновенный переменный ток. Получить такую величину весьма нелегко, и, следовательно, используются другие подходы, такие, как расчет по формуле со значениями реактивных составляющих и импеданса. Если амплитуда синусоиды сигнала от пика до пика находится в линейном диапазоне, то этот материал подчиняется закону Ома.

Основной закон физики для высокого напряжения

Важно! При высокой температуре закон Ома неприменим, потому что с увеличением температуры с течением времени сопротивление возрастает, из-за чего линейная зависимость между напряжением и током (как описано законом Ома) больше не существует. И ток начинает уменьшаться только из-за прироста сопротивления проводника.

Закон Ома для полной цепи

Замкнутый электрический контур делится на внешний и внутренний участки. Первый включает в себя разные сопротивления нагрузки, второй – сопротивление источника тока. В цепи ток течет как по внешнему и внутреннему контуру цепи.

Формула расчета физических параметров для полной цепи будет следующая:

I = E/R+r, где:

• E – ЭДС источника,
• R – сопротивление нагрузки,
• r – сопротивление источника тока.

Из данного соотношения видно, что, когда внешнее сопротивление становится меньше внутреннего, получается короткое замыкание.

Для информации. Закон Ома для переменного тока называется так из-за его формальной математической аналогии с основным правилом физики. По своей сути, это не должно противоречить канону физики, хотя под ним подразумеваются более сложные физические отношения.

Закон Ома для цепи переменного тока трактуется в иных формулах, нежели для постоянного тока. Поскольку в схеме имеются некоторые распределенные емкость и индуктивность, то правило физики формулируется в терминах импеданса, комплекснозначной функции частоты. Это позволяет охватить большинство случаев.

Видео

Закон Ома для переменного тока: формула

Закон Ома был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году и с тех пор начал широко применяться в электротехнической области в теории и на практике. Он выражается известной формулой, с посредством которой можно выполнить расчеты практически любой электрической цепи. Тем не менее, закон Ома для переменного тока имеет свои особенности и отличия от подключений с постоянным током, определяемые наличием реактивных элементов. Чтобы понять суть его работы, нужно пройти по всей цепочке, от простого к сложному, начиная с отдельного участка электрической цепи.

Закон ома для участка цепи

Закон Ома считается рабочим для различных вариантов электрических цепей. Более всего он известен по формуле I = U/R, применяемой в отношении отдельного отрезка цепи постоянного или переменного тока.

В ней присутствуют такие определения, как сила тока (I), измеряемая в амперах, напряжение (U), измеряемое в вольтах и сопротивление (R), измеряемое в Омах.

Широко распространенное определение этой формулы выражается известным понятием: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению на конкретном отрезке цепи. Если увеличивается напряжение, то возрастает и сила тока, а рост сопротивления, наоборот, снижает ток. Сопротивление на этом отрезке может состоять не только из одного, но и из нескольких элементов, соединенных между собой последовательно или параллельно.

Формулу закона Ома для постоянного тока можно легко запомнить с помощью специального треугольника, изображенного на общем рисунке. Он разделяется на три секции, в каждой из которых помещен отдельно взятый параметр. Такая подсказка дает возможность легко и быстро найти нужное значение. Искомый показатель закрывается пальцем, а действия с оставшимися выполняются в зависимости от их положения относительно друг друга.

Если они расположены на одном уровне, то их нужно перемножить, а если на разных – верхний параметр делится на нижний. Данный способ поможет избежать путаницы в расчетах начинающим электротехникам.

Закон ома для полной цепи

Между отрезком и целой цепью существуют определенные различия. В качестве участка или отрезка рассматривается часть общей схемы, расположенная в самом источнике тока или напряжения. Она состоит из одного или нескольких элементов, соединенных с источником тока разными способами.

Система полной цепи представляет собой общую схему, состоящую из нескольких цепочек, включающую в себя батареи, разные виды нагрузок и соединяющие их провода. Она также работает по закону Ома и широко используется в практической деятельности, в том числе и для переменного тока.

Принцип действия закона Ома в полной цепи постоянного тока можно наглядно увидеть при выполнении несложного опыта. Как показывает рисунок, для этого потребуется источник тока с напряжением U на его электродах, любое постоянное сопротивление R и соединительные провода. В качестве сопротивления можно взять обычную лампу накаливания. Через ее нить будет протекать ток, создаваемый электронами, перемещающимися внутри металлического проводника, в соответствии с формулой I = U/R.

Система общей цепи будет состоять из внешнего участка, включающего в себя сопротивление, соединительные проводки и контакты батареи, и внутреннего отрезка, расположенного между электродами источника тока. По внутреннему участку также будет протекать ток, образованный ионами с положительными и отрицательными зарядами. Катод и анод станут накапливать заряды с плюсом и минусом, после чего среди них возникнет разность потенциалов.

Полноценное движение ионов будет затруднено внутренним сопротивлением батареи r, ограничивающим выход тока в наружную цепь, и понижающим его мощность до определенного предела. Следовательно, ток в общей цепи проходит в пределах внутреннего и внешнего контуров, поочередно преодолевая общее сопротивление отрезков (R+r). На размеры силы тока влияет такое понятие, как электродвижущая сила – ЭДС, прилагаемая к электродам, обозначенная символом Е.

Значение ЭДС возможно измерить на выводах батареи с использованием вольтметра при отключенном внешнем контуре. После подключения нагрузки на вольтметре появится наличие напряжения U. Таким образом, при отключенной нагрузке U = E, в при подключении внешнего контура U < E.

ЭДС дает толчок движению зарядов в полной цепи и определяет силу тока I = E/(R+r). Данная формула отражает закон Ома для полной электрической цепи постоянного тока. В ней хорошо просматриваются признаки внутреннего и наружного контуров. В случае отключения нагрузки внутри батареи все равно будут двигаться заряженные частицы. Это явление называется током саморазряда, приводящее к ненужному расходу металлических частиц катода.

Под действием внутренней энергии источника питания сопротивление вызывает нагрев и его дальнейшее рассеивание снаружи элемента. Постепенно заряд батареи полностью исчезает без остатка.

Закон ома для цепи переменного тока

Для цепей переменного тока закон Ома будет выглядеть иначе. Если взять за основу формулу I = U/R, то кроме активного сопротивления R, в нее добавляются индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления, относящиеся к реактивным. Подобные электрические схемы применяются значительно чаще, чем подключения с одним лишь активным сопротивлением и позволяют рассчитать любые варианты.

Сюда же включается параметр ω, представляющий собой циклическую частоту сети. Ее значение определяется формулой ω = 2πf, в которой f является частотой этой сети (Гц). При постоянном токе эта частота будет равной нулю, а емкость примет бесконечное значение. В данном случае электрическая цепь постоянного тока окажется разорванной, то есть реактивного сопротивления нет.

Цепь переменного тока ничем не отличается от постоянного, за исключением источника напряжения. Общая формула остается такой же, но при добавлении реактивных элементов ее содержание полностью изменится. Параметр f уже не будет нулевым, что указывает на присутствие реактивного сопротивления. Оно тоже оказывает влияние на ток, протекающий в контуре и вызывает резонанс. Для обозначения полного сопротивления контура используется символ Z.

Отмеченная величина не будет равной активному сопротивлению, то есть Z ≠ R. Закон Ома для переменного тока теперь будет выглядеть в виде формулы I = U/Z. Знание этих особенностей и правильное использование формул, помогут избежать неправильного решения электротехнических задач и предотвратить выход из строя отдельных элементов контура.

Законы постоянного тока: основные формулы

Электрический ток — это упорядоченное движение электрических зарядов.

В металлах носителями зарядов являются свободные электроны, в электролитах — положительные и отрицательные ионы, в полупроводниках — электроны и дырки, в газах — ионы обоих знаков и электроны.

За направление тока в проводнике принято направление положительных зарядов. Во внешней части цепи, к которой относятся все ее участки, кроме источника тока, ток течет от плюса к минусу, во внутренней части, т. е. внутри источника тока, — от минуса к плюсу.

Участок цепи внутри источника тока называют внутренней частью цепи, а всю остальную часть цепи, в которую входят потребители тока, измерительные приборы, приборы управления и соединительные провода, — внешней частью цепи.

Силой тока I называется отношение заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени прохождения этого заряда f:

Сила тока — скалярная величина. Единица силы тока в СИ — ампер (А). Это основная единица СИ.

Сила тока в металлическом проводнике равна произведению концентрации свободных электронов n, модуля элементарного заряда е, скорости упорядоченного движения свободных электронов по проводнику v и площади поперечного сечения проводника S:

Силу тока в цепи измеряют с помощью приборов — амперметров. Амперметр включается в цепь последовательно тому участку, в котором измеряют силу тока.

Плотность тока j — это отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника, по которому идет ток:

плотность тока равна произведению концентрации свободных электронов, модуля элементарного заряда и скорости упорядоченного движения свободных электронов по проводнику:

Плотность тока — векторная величина. Вектор плотности тока направлен в сторону упорядоченного движения положительных зарядов по проводнику.

Проводник оказывает сопротивление электрическому току. Сопротивление проводника R равно отношению напряжения U на проводнике к силе тока I в нем:

Сопротивление — скалярная и всегда положительная величина. Единица сопротивления в СИ — Ом.

Сопротивление линейных проводников прямо пропорционально их длине I и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

Здесь — удельное сопротивление вещества проводника.

Удельное сопротивление — скалярная положительная величина. Оно зависит от вещества и температуры проводника.

С повышением температуры проводника усиливаются тепловые колебания ионов решетки, поэтому сопротивление проводника прохождению тока возрастает. Зависимость сопротивления металлов от температуры выражают формулы

Закон Ома

Основным законом электродинамики является закон Ома. Закон Ома для проводника (участка цепи): сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:

Проводники, для которых выполняется закон Ома, называются резисторами. Все металлические проводники — резисторы. Вольтамперной характеристикой резистора, т.е. графиком зависимости силы тока в резисторе от приложенного к нему напряжения, является прямая линия (рис. 198). Котангенс ее угла наклона а к оси напряжений численно равен сопротивлению резистора:

Проводники можно соединять последовательно и параллельно (рис. 199).

При последовательном соединении проводников (рис. 199, а): R,

1) сила тока во всех проводниках одинакова;

2) общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных проводниках:

3) общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

Если все проводники имеют одинаковое сопротивление, то

Напряжения на двух последовательных проводниках прямо пропорциональны их сопротивлениям:

— для двух последовательных проводников.

При параллельном соединении проводников (рис. 199, б):

1) напряжения на всех проводниках одинаковы;

2) сила тока в общем (неразветвленном) участке цепи равна сумме сил токов в отдельных проводниках:

3) величина, обратная общему сопротивлению, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

Если все N проводников, соединенных параллельно, имеют одинаковое сопротивление, то силу тока в общей части цепи и их общее сопротивление определяют формулы:

Общее сопротивление двух параллельных проводников можно вычислить по формуле

а трех — по формуле

Силы токов в двух параллельных проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям:

Напряжение на параллельных ветвях можно найти, умножив:

а) силу общего тока на общее сопротивление всего параллельного участка;

б) умножив силу тока в любой параллельной ветви на ее сопротивление;

Если вам попадется схема, подобная той, что на рис. 200, а, обратите внимание, есть ли симметрия между сопротивлениями слева и справа от перемычки ab, а также между верхними и нижними сопротивлениями. Если есть, то точки а и b имеют одинаковый потенциал и, значит, разность потенциалов между ними равна нулю. Поэтому ток по перемычке сопротивлением R идти не будет и ее можно из схемы исключить (рис. 200, б), значительно упростив расчет общего сопротивления:

Запомните: все концы проводников с одинаковыми потенциалами можно соединить в один узел или, наоборот, развести, получив более простую схему, общее сопротивление которой останется прежним.

Если в некоторый участок цепи включен конденсатор, то постоянный ток по этому участку идти не будет, но на обкладках конденсатора возникнет разность потенциалов, равная разности потенциалов на концах этого участка.

Если проводник представляет собой сплав разных металлов, равномерно распределенных по его объему, то его можно представить как параллельное соединение проводников из каждого металла в отдельности. При этом длина каждого из таких проводников равна длине проводника из сплава, а площадь поперечного сечения проводника из сплава равна сумме площадей поперечных сечений проводников из отдельных металлов, входящих сплав. Например, если проводник из сплава меди и стали имеет длину l и площадь поперечного сечения S, то его сопротивление R можно определить через сопротивления медного и стального участков следующим образом:

и, кроме того, .

Амперметр — прибор для измерения силы тока. Поскольку сила тока одинакова при последовательном соединении проводников, амперметр включают последовательно тому участку цепи, в котором измеряют силу тока.

Каждый амперметр рассчитан на некоторую максимальную силу тока, которую нельзя превысить, иначе прибор «сгорит», испортится. Максимально возможную для данного амперметра силу тока обычно указывают на корпусе прибора и в его паспорте. Но иногда необходимо измерить большую силу тока, чем та, на которую данный амперметр рассчитан, а другого прибора под рукой нет. Для этого достаточно подключить к нему параллельно определенное сопротивление, которое называют шунтом, а саму эту операцию — шунтированием прибора.

Пусть амперметр имеет сопротивление и рассчитан на измерение токов не более , а требуется измерить ток силой , который в N раз больше тока ,

Если ток пустить непосредственно в амперметр, то прибор испортится. Чтобы этого не случилось, часть тока отводят в параллельный амперметру шунт Ш (рис. 201),

сопротивление которого подбирают таким, чтобы амперметр мог измерять токи до .

Сопротивление шунта рассчитывают по формуле

Вольтметр — это прибор, предназначенный для измерения напряжения в цепи. Поскольку напряжение одинаково при параллельном соединении проводников, вольтметр подключается параллельно тому участку, на котором напряжение измеряется.

Максимальное напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр, указывается в его паспорте и на корпусе

прибора. Но иногда нужно измерить напряжение, большее, чем максимальное напряжение, на которое рассчитан данный вольтметр. Чтобы при этом прибор не «сгорел» , к нему подключают последовательно сопротивление (резистор), которое так и называют «добавочное сопротивление» (рис. 202).

Пусть максимально допустимое напряжение на вольтметре , а нам надо измерить напряжение на участке цепи ab, к которому вольтметр подключен и которое в N раз больше :

т.е. мы хотим в N раз увеличить цену деления шкалы прибора.

Чтобы вольтметр мог измерить напряжение, в N раз большее напряжения, на которое он рассчитан, добавочное сопротивление, подключенное к нему последовательно, должно быть в N — 1 раз больше сопротивления самого вольтметра:

В источнике тока на свободные заряды помимо сил Кулона действуют также и силы неэлектростатического происхождения (химического в гальванических элементах и аккумуляторах, механического и магнитного в генераторах тока и т.д.). Эти силы получили название сторонних сил.

Сторонние силы — это силы неэлектростатического происхождения, способные поддерживать разность потенциалов на концах проводника.

В источнике тока сторонние силы FCT совершают работу разделения зарядов на полюсах источника. Именно эти силы понуждают положительные заряды двигаться к положительному полюсу источника, отталкивающему их. Для характеристики способности сторонних сил совершать большую или меньшую работу перемещения зарядов введено понятие электродвижущей силы (ЭДС).

Электродвижущая сила равна отношению работы сторонних сил к величине перемещаемого ими заряда q:

ЭДС — скалярная алгебраическая величина, т.е. она может быть положительной или отрицательной. ЭДС источника считается положительной, если обходя контур, содержащий несколько источников тока, в произвольно выбранном направлении, мы переходим внутри источника (в узком промежутке между толстой и короткой черточкой, обозначающей отрицательный полюс источника, и длинной тонкой, обозначающей его положительный полюс) в сторону повышения потенциала, т. е. от толстой короткой (минуса) к длинной тонкой (плюсу).

На рис. 203 изображен контур, в который включены три источника тока с ЭДС . Стрелкой внутри контура показано направление произвольного обхода контура, т.е. мы обходим контур по часовой стрелке. При этом в источнике тока с ЭДС мы переходим в сторону повышения потенциала, т.е. от минуса к плюсу, поэтому ЭДС этого источника тока положительна. В источнике тока с ЭДС мы, наоборот, двигаемся в сторону понижения потенциала, переходя от плюса к минусу, поэтому ЭДС этого источника отрицательна. По тем же причинам ЭДС тоже отрицательна.

Результирующая ЭДС контура равна алгебраической сумме ЭДС каждого источника. Поэтому ЭДС контура, изображенного на рис. 203,равна:

Единица ЭДС в СИ та же, что и единица потенциала и напряжения, т.е. вольт (В).

ЭДС источника равна разности потенциалов на его полюсах при разомкнутой внешней цепи. Поэтому для измерения ЭДС источника надо разомкнуть цепь, в которую он включен, и подключить вольтметр к его полюсам.

Если на данном участке цепи не действует ЭДС, т.е. если там нет источника тока, то

Напряжение на участке цепи, не содержащем ЭДС, равно разности потенциалов на концах этого участка.

ЭДС источника тока равно сумме напряжений на всех участках замкнутой цепи.

Вольтметр, подключенный к полюсам источника тока при замкнутой цепи, показывает общее напряжение на всей внешней части цепи.

— закон Ома для полной (замкнутой) цепи.

Закон Ома для полной (или замкнутой) цепи: сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

Если цепь содержит N одинаковых источников тока, соединенных последовательно, т.е. разноименными полюсами (рис. 204, а), то и ЭДС, и внутреннее сопротивление такой батареи увеличиваются в N раз по сравнению с ЭДС и внутренним сопротивлением одного источника тока. Тогда формула закона Ома для замкнутой цепи с N последовательно соединенными одинаковыми источниками примет вид:

Одинаковыми считаются источники тока с одинаковыми ЭДС и внутренними сопротивлениями.

Если цепь содержит N одинаковых источников тока, соединенных параллельно, т.е. одноименными полюсами (рис. 204, б), то ЭДС такой батареи равна ЭДС одного элемента, а внутреннее сопротивление уменьшается в N раз по сравнению с внутренним сопротивлением одного элемента. Тогда закон Ома для цепи, содержащей N одинаковых источников тока, соединенных параллельно, примет вид:

Если полюса источника тока замкнуты проводником с пренебрежимо малым сопротивлением, т.е. если цепь не содержит внешнего сопротивления (нагрузки) R, то такое соединение концов цепи называется коротким замыканием. При коротком замыкании закон Ома для полной цепи примет вид:

при — сила тока короткого замыкания.

В схеме с последовательными и параллельными проводниками (рис. 205) советуем вывести из плюса источника тока общий ток — его можно обозначить — и вести его, не меняя индекса, до первого узла. Узел — это место, где соединено более двух проводников. Далее этот ток разветвляется по параллельным проводникам и индекс его меняется.

Советуем теперь индекс силы тока в параллельной ветви ставить таким же, как и индекс сопротивления, по которому этот ток течет.

В последнем узле токи, текущие по параллельным ветвям, стекаются в общий ток, который течет и через источник тока. Силы токов в параллельных проводниках одинаковы только тогда, когда одинаковы сопротивления этих проводников. Сумма сил токов, входящих в узел, равна сумме сил токов, выходящих из узла.

В формуле закона Ома для замкнутой цепи сопротивление R — это всегда общее сопротивление всей внешней части цепи, а сила тока I — это сила тока только в неразветвленном участке цепи, но не в отдельных параллельных ветвях.

В любой электрической цепи энергия источника тока превращается в потребителях в иные виды энергии, и при этом электрический ток совершает ту или иную работу. Работа тока на данном участке цепи

Работа тока на данном участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока в нем и времени прохождения тока.

Единица работы в СИ — джоуль (Дж): 1 Дж = 1 В • А • с.

Формулу работы тока можно записать еще и так:

Быстрота совершения током работы на данном участке цепи характеризуется мощностью тока Р. Мощность тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена:

С учетом приведенных выше формул формулу мощности тока можно выразить так:

При прохождении тока по проводнику положительные ионы в узлах кристаллических решеток проводника за счет энергии тока начинают сильнее колебаться, что сопровождается увеличением внутренней энергии проводника, т.е. его нагреванием. При этом энергия тока выделяется в виде теплоты, которую называют джоулевым теплом.

Закон Джоуля — Ленца: количество теплоты, выделившейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:

Закон Джоуля — Ленца можно записать иначе, воспользовавшись законом Ома для участка цепи:

КПД электрической цепи г) можно определить отношением напряжения U на участке, где совершается полезная работа или полезно используется тепловая энергия, к ЭДС 8 источника тока:

или

Здесь R — сопротивление всей внешней части цепи, а r — сопротивление источника тока (внутреннее сопротивление).

Электролитами называют вещества, распадающиеся в жидком состоянии на ионы. К ним относятся кислоты, соли и основания, а также их расплавы. Ток в электролите — это упорядоченное движение ионов противоположного знака под действием электрического поля в электролите.

Явление выделения вещества на электродах при прохождении в электролите электрического тока называется электролизом.

Английский ученый М. Фарадей, изучая экспериментально явление электролиза разных веществ, открыл закон, получивший название первого закона Фарадея для электролиза: масса вещества т, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна заряду q, прошедшему через электролит:

Коэффициент пропорциональности k в этой формуле называется электрохимическим эквивалентом вещества, выделяющегося на электроде.

Электрохимический эквивалент — скалярная положительная величина. Его единица измерения в СИ — кг/Кл.

Величина электрохимического эквивалента разных веществ приводится в справочниках и задачниках по физике.

Поскольку из определения силы тока следует, что

то, подставив это выражение вместо q в предыдущую формулу, получим другую запись первого закона Фарадея для электролиза:

Здесь I — сила тока в электролите, t — время его прохождения, т.е. время электролиза.

Другая формулировка первого закона Фарадея для электролиза: масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна силе тока в электролите и времени его прохождения.

При электролизе выделение вещества происходит одновременно на обоих электродах. Поскольку при этом на катоде и аноде выделяются разные вещества, их массы различны, так как различны их электрохимические эквиваленты.

Иная запись закона Фарадея для электролиза:

Это выражение иногда называют объединенным законом Фарадея для электролиза. Его формулировка: масса вещества т, выделившегося на электроде при электролизе, прямо пропорциональна молярной массе М этого вещества, силе тока в электролите I, времени электролиза t и обратно пропорциональна валентности n этого вещества. Здесь Кл/моль — число Фарадея.

Если в задаче на электролиз что-либо сказано о толщине h выделяемого на электроде вещества, то его массу т можно выразить через плотность р и объем V, а объем — через толщину и площадь покрытия S:

Металлы относят к проводникам первого рода. В них при прохождении тока не происходит переноса вещества. К таким же проводникам относятся полупроводники. К проводникам второго рода, в которых при прохождении тока переносится вещество, относят электролиты и газы.

Полупроводники — это вещества, у которых удельное сопротивление больше, чем у металлов, но меньше, чем у диэлектриков. При низких температурах химически чистый полупроводник является диэлектриком — он не проводит электрический ток. При высоких температурах за счет энергии нагревателя в полупроводнике возникают свободные носители зарядов — электроны и дырки, которые могут перемещаться по полупроводнику под действием электрического поля. При этом дырки ведут себя как положительные заряды. Проводимость химически чистых полупроводников называется электроннодырочной проводимостью.

С повышением температуры сопротивление полупроводника уменьшается из-за увеличения числа электронов и дырок. В этом состоит основное отличие полупроводников от металлов, у которых при нагревании сопротивление увеличивается.

Примесной проводимостью называют проводимость полупроводника с примесью, имеющей иную валентность, чем основной полупроводник. Если валентность примеси больше валентности основного полупроводника, то примесь называется донором, а проводимость — донорной или проводимостью n-типа. При донорной проводимости носителями зарядов являются свободные электроны.

Если валентность примеси меньше валентности основного полупроводника, то примесь называется акцептором, а проводимость — акцепторной или проводимостью p-типа. При акцепторной проводимости носителями зарядов являются дырки.

Место спая двух полупроводников с разными типами проводимости называется р-п-переходом. Основное свойство р-п перехода — повышенное сопротивление по сравнению с остальными частями полупроводников.

Если через р-п переход текут основные носители зарядов, то ток называется прямым, а если через р-п-переход текут неосновные носители зарядов, то ток называется обратным и он значительно меньше прямого тока. Свойство полупроводника с р-п-переходом пропускать прямой ток большой силы и значительно уменьшать силу обратного тока используется для выпрямления переменного тока.

На рис. 206 а) изображена схема для однополупериодного выпрямления переменного тока полупроводниковым диодом D, а на рис. 206, б) — схема двухполупериодного выпрямления с помощью четырех полупроводниковых диодов. Сплошными стрелками показано направление тока, текущего в течение одного полупериода переменного тока, а штриховыми — в течение второго полупериода.

Газ при нормальных условиях не проводит электрический ток. Чтобы газ стал проводником тока, его надо ионизировать — разбить нейтральные молекулы и атомы газа на заряженные частицы. Ионизаторами могут быть пламя газовой горелки, пучки быстрых электронов, гамма-лучи. Если в ионизированный газ поместить электроды и подключить их к полюсам источника тока, то по газу пойдет электрический ток. Это явление называют газовым разрядом.

Ток в газе — это упорядоченное движение электронов и ионов обоих знаков под действием электрического поля между электродами, внесенными в ионизированный газ.

В технике под высоким вакуумом понимают такое состояние газа в сосуде, когда оставшиеся в нем атом или молекула могут пролететь от стенки сосуда до противоположной стенки, не испытав ни одного соударения со встречными атомами или молекулами. Такой вакуум создается в вакуумных приборах, например, в вакуумных диодах, триодах, электронно-лучевых трубках и т. п.

Источником зарядов в таких устройствах служит накаленный электрод, испускающий термоэлектроны. Испускание накаленным металлом свободных электронов называется термоэлектронной эмиссией.

Если при этом на накаленный электрод подать минус, т.е. сделать его катодом, а на расположенный напротив электрод подать плюс, т.е. сделать его анодом, то в вакууме пойдет ток.

Ток в вакууме — это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля между катодом и анодом. Как правило, такими частицами являются электроны. Электронная лампа с накаленным катодом и расположенным напротив анодом называется двухэлектродной электронной лампой или вакуумным диодом. Ее схематическое изображение показано на рис. 207.

Вакуумный диод применяют для выпрямления переменного тока.

Эта теория со страницы подробного решения задач по физике, там расположена теория и подробное решения задач по всем темам физики:

Задачи по физике с решением

Возможно вам будут полезны эти страницы:

Ома – Электротехника и электроника

Ома – один из фундаментальных принципов электротехники и электроники, который связывает ток через резистивные цепи. Список формул закона Ома содержит все формулы, полезные уравнения и 12 различных манипуляций с законом Ома, которые используются в анализе цепей. Начнем с основной формулы:

V = IR… (Математическая форма закона Ома)

После объединения приведенного выше утверждения со степенным законом (P = VI) и выполнения подстановки у нас есть 12 различных формул, которые можно использовать для вычисления любого из двух неизвестных параметров на основе напряжения, тока, сопротивления и мощности, когда известны два фактора.В приведенной ниже таблице представлена ​​полная формула закона Ома:

Давайте решим несколько примеров, чтобы понять это:

Пример 1: Неизвестный резистор рассеивает 0,5 Вт мощности при подключении к нему источника 12 В. Найдите ток, проходящий через цепь.

Решение: В приведенном выше случае известно, что мощность составляет 0,5 Вт, а напряжение также известно. Из 5-й строки второго столбца диаграммы мы будем использовать формулу: I = P / V, чтобы найти текущее значение

Закон Ома – основы

Закон Ома – Веб-формулы

V = IR
Где V – напряжение на элементе схемы в вольтах, I – ток, проходящий через элемент в амперах и R – сопротивление элемента в омах.Учитывая любые две из этих величин, можно использовать закон Ома для определения третьей.

Соответствующие единицы СИ:
Вольт (В) = Ом (Ом) ∙ ампер (А)

Закон Ома можно переписать как:
I = V / R
R = V / I

Электрическая схема для проверки закона Ома:
Для проверки закона Ома используется следующая схема.

На приведенной выше диаграмме показана схема, используемая в лаборатории для проверки закона Ома.
В цепи: B – батарея для подачи тока в цепь, Rh – реостат для контроля тока в цепи, K – ключ для подключения или разрыва цепи, A – амперметр для измерения тока в цепи, V – вольтметр для измерения разности потенциалов на проводе сопротивления, а R – провод сопротивления для обеспечения сопротивления.

Обратите внимание:
1. Реостат Rh, ключ K, амперметр A и провод сопротивления R подключены последовательно с батареей B.
2. Положительный полюс амперметра должен быть направлен к положительному полюсу батареи.
3. Вольтметр V подключается параллельно проводу сопротивления.
4. Положительный полюс вольтметра должен быть ближе к положительному полюсу батареи.

Порядок проверки закона Ома:
1.Клавиша K закрывается, и реостат настраивается так, чтобы получить минимальные показания амперметра и вольтметра.

1. Затем реостат постепенно перемещается, так что ток в цепи увеличивается.
2. Каждый раз, когда реостат перемещается, показания тока (I), протекающего в цепи, и разности потенциалов на сопротивлении измеряются путем записи показаний амперметра и вольтметра.
3. Таким образом, различные наборы значений получаются в таблице, и для каждого набора значений рассчитывается соотношение тока (I) и разности потенциалов (V).
4. Следует отметить, что соотношение силы тока и разности потенциалов одинаковое или почти одинаковое для каждого набора значений в таблице.
5. Теперь построен график зависимости V от I, на котором разность потенциалов V берется по оси y, а ток I – по оси x.
6. Полученный график представляет собой прямую линию, и наклон этой линии представляет собой значение отношения V к стихам I.

Таким образом, доказано, что отношение V к стихам I является постоянной величиной (обозначающей сопротивление), т. Е. , V / I = постоянная = R.Таким образом подтверждается закон Ома.

Пример 1: Ток 5 мА протекает через омический проводник, к которому приложена разность потенциалов 15 В. Какое сопротивление проводника?
Решение:
Использование V = I R
Транспонирование, R = V / I
где I = 5 мА и V = 15 В
дает R = 15/5 = 3 кОм

Пример 2: Какой ток будет протекать через резистор с сопротивлением 4,7 кОм при приложении напряжения 12 В?
Решение:
Использование V = I R
Транспонирование, I = V / R
где V = 12 В и R = 4.7k
дает I = 12 / 4,7 = 2,55 мА

Пример 3: Каково напряжение на проводе с сопротивлением 10 Ом, когда по нему протекает ток 500 мА?
Решение:
Использование V = I R
где I = 500 мА и R = 10 Ом
дает В = 500 × 10 ^-3 × 10 = 5 В

3.2: Закон Ома, закон Джоуля и формулы последовательного / параллельного соединения

Закон Ома

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V.Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению : I V.

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток – следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения – явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что ему мешает? Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R.Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление обратно пропорционально току, или I.

Так, например, при удвоении сопротивления ток уменьшается вдвое. Комбинируя отношения тока к напряжению и тока к сопротивлению, получаем I =.

Это соотношение также называется законом Ома. Закон Ома в такой форме действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален.Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором , даже если его сопротивление невелико. Единицей измерения сопротивления является Ом и обозначается символом Ω (заглавная греческая омега). Перестановка I = дает R = , и поэтому единицы сопротивления равны 1 Ом = 1 вольт на ампер: 1 Ом = 1.

На рисунке показана схема простой схемы. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в R.

Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленными красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Интерактивный или медиа-элемент был исключен из этой версии текста. Вы можете просмотреть его онлайн здесь: http://pressbooks.oer.hawaii.edu/buildingmaint/?p=150

Установление соединений: Соединения в реальном мире

Закон Ома (V = IR) – это фундаментальная зависимость, которая может быть представлена ​​линейной функцией, в которой наклон линии представляет собой сопротивление.Сопротивление представляет собой напряжение, которое необходимо приложить к резистору для создания в цепи тока 1 А. График (на рисунке ниже) показывает это представление для двух простых схем с резисторами, которые имеют разное сопротивление и, следовательно, разные наклоны.

На рисунке показано соотношение между током и напряжением для двух разных резисторов. Наклон графика представляет значение сопротивления, которое составляет 2 Ом и 4 Ом для двух показанных линий.

Материалы, которые подчиняются закону Ома и имеют линейную зависимость между напряжением и током, известны как омические материалы. С другой стороны, некоторые материалы демонстрируют нелинейную зависимость напряжения от тока и, следовательно, известны как неомические материалы. На рисунке ниже показаны соотношения между текущим напряжением для двух типов материалов.

Рисунок №. Показаны отношения между напряжением и током для омических и неомических материалов.

Очевидно, что сопротивление омического материала (показано на (а)) остается постоянным и может быть рассчитано путем определения наклона графика, но это неверно для неомического материала (показано на (b)).

Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 1012 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 105 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 103 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10-5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделах «Сопротивление и удельное сопротивление».

Дополнительное понимание можно получить, решив I = для V, что дает V = IR.

Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, создаваемое током I. Для этого напряжения часто используется фраза IR drop . Например, фара в примере имеет падение ИК-излучения 12,0 В. Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости.Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывая ток – поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку PE = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q.Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны. (См. Рисунок.)

Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Установление соединений: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. Здесь о сохранении энергии свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму только с помощью резистора.Мы обнаружим, что сохранение энергии имеет и другие важные применения в схемах и является мощным инструментом анализа схем.

Интерактивный или медиа-элемент был исключен из этой версии текста. Вы можете просмотреть его онлайн здесь: http://pressbooks.oer.hawaii.edu/buildingmaint/?p=150

Последовательные и параллельные резисторы

Большинство схем имеет более одного компонента, называемого резистором, который ограничивает поток заряда в цепи. Мера этого предела для потока заряда называется сопротивлением.Простейшие комбинации резисторов – это последовательное и параллельное соединение, показанное на рисунке. Общее сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения.

Изображение показывает (а) Последовательное соединение резисторов. (б) Параллельное соединение резисторов.

При параллельном подключении резисторов от источника протекает больше тока, чем протекает по любому из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.

Закон Джоуля

Многие люди связывают власть с электричеством. Зная, что мощность – это скорость использования или преобразования энергии, каково выражение для электроэнергии? На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт. (См. Рисунок (a).) Поскольку оба работают от одного и того же напряжения, лампа мощностью 60 Вт должна потреблять больше тока, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампы на 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы на 25 Вт.Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от 120 В, подключена к 240 В, она на короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Электрическая энергия зависит как от напряжения, так и от перемещаемого заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q – это перемещаемый заряд, а V – это напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд).Мощность – это скорость перемещения энергии, поэтому электрическая мощность равна P = =.

Учитывая, что ток равен I = ( обратите внимание, что Δt = t здесь), выражение для мощности становится P = IV.

Электрическая мощность ( P ) – это просто произведение тока на напряжение. Мощность имеет знакомые единицы ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность выражается в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 A⋅V = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства.Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, так что цепь может выдавать максимальную мощность P = IV = (20 А) (12 В) = 240 Вт. В некоторых приложениях электрическая мощность может выражаться в вольтах. амперы или даже киловольт-амперы 1 кА⋅В = 1 кВт.

Чтобы увидеть отношение мощности к сопротивлению, мы объединяем закон Ома с P = IV. Подстановка I = V / R дает P = () V = V ² / R . Аналогично, замена V = IR дает P = I (IR) = I ² R .Для удобства здесь собраны три выражения для электроэнергии:

P = IV

P = V ² / R

P = I ² R.

Обратите внимание, что первое уравнение всегда верно, тогда как два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны.(В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не полной мощностью в цепи.)

Различные идеи можно получить из трех различных выражений для электроэнергии. Например, P = V ² / R означает, что чем меньше сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше мощность. Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат в P = V ² / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось.Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампочки мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Что такое закон Ома? Калькулятор теории, формул и закона Ома

Итак, вы задаетесь вопросом, почему так важно изучать закон Ома?

Что такое закон Ома на самом деле?

Как им пользоваться?

Сначала мы запутаемся его названием, почему это должен быть закон Ома? Я знаю это.Само название происходит от того, кто открыл его впервые.

Этот закон существует для измерения « электрического сопротивления ».

Закон Ома – самый фундаментальный и самый основной закон для электрических и электронных схем. Вы можете найти все основные элементы в электрической цепи: напряжение, ток и сопротивление.

Для цепи переменного тока вы замените сопротивление импедансом. Если у нас есть значения двух из трех элементов, мы можем легко найти третий элемент значения.

Почему нам так важно усвоить закон Ома? Потому что его элементы в уравнении являются основными переменными. Вы найдете напряжение, ток и сопротивление (или импеданс) в каждой электрической цепи, которую вы найдете или используете.

Мало того, закон Ома используется для сложных законов, теорем и вычислений. Закон Ома используется во всех аспектах электрических и электронных цепей, где протекает электрический ток.

В этом посте мы узнаем все о законе Ома.Я расскажу об анализе схемы, его применении и более простом методе использования. Какова формула закона Ома? – наш главный приоритет.

Здесь вы найдете не только его уравнение, здесь вы найдете более простую иллюстрацию, чтобы хорошо его запомнить.

Прежде чем изучать закон Ома, будет разумно сначала прочитать, что такое электрическая цепь.

Если вы поищете формулу закона Ома, вы получите следующие определения:

Википедия:
закон, согласно которому электрический ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Словарь Коллинза:
принцип, согласно которому электрический ток, проходящий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов на нем, при условии, что температура остается постоянной. Константа пропорциональности – это сопротивление проводника.

Формула закона Ома или уравнение закона Ома иллюстрирует, как ток течет через любой материал при приложении напряжения. Следует помнить о разнице между низким и высоким сопротивлением.Электрический провод или любой проводник имеет низкое сопротивление, значит, ток будет течь легко. В противном случае, если сопротивление велико, току будет трудно течь.

Определение закона Ома , приведенное выше, не очень помогает, если мы не знаем, что есть что. Нам нужно знать, какие переменные мы используем, что такое уравнение и как его использовать.

Из того, что мы нашли в американско-английском словаре, говорится, что закон Ома – это пропорциональное отношение тока цепи постоянного тока к ее приложенному напряжению и обратно пропорциональное сопротивлению.Не только для постоянного тока, закон Ома применим к цепи переменного тока.

Немецкий физик Георг Ом изобрел этот закон в 1827 году.

Чтобы упростить задачу, поскольку величина тока, протекающего в цепи, определяется делением напряжения на сопротивление, большее сопротивление означает меньший ток и наоборот.

Обычно любой проводник имеет очень маленькое сопротивление, поэтому мы можем не учитывать его при расчетах. С другой стороны, любой материал, который не может проводить электрический ток, является изолятором.

Сопротивление, измеряемое в омах, определяется материалом. Разные материалы разного размера обеспечивают разное сопротивление друг от друга.

Закон Ома представлен графиком линейной зависимости между напряжением (V) и током (I) в электрической цепи. Мы можем представить закон Ома, используя иллюстрацию водопроводной трубы:

• Водопроводная труба – это сопротивление (R) в цепи, измеряемое в омах (Ом).
• Вода – это электрический ток (I), протекающий в цепи, измеряемый в амперах (A).
• Разница в высоте воды – это напряжение (В) в цепи, измеренное в вольтах (В).

Рисунок выглядит следующим образом:

• Если водопроводная труба тонкая (высокое сопротивление), она ограничивает протекание воды (электрического тока) в цепи.
• Если водопроводная труба широкая (сопротивление низкое), это увеличивает протекание воды (электрического тока) в контуре.

Каждый материал обладает уникальными характеристиками, препятствующими прохождению электрического заряда.Их физическая способность противостоять току известна как сопротивление с символом R.

Из рисунка (1a) мы заключаем, что сопротивление материала с однородным поперечным сечением A и зависит от площади поперечного сечения A и длина l.

Следовательно, математическое уравнение сопротивления можно увидеть ниже:

(1)

Где:

ρ = удельное сопротивление материала, измеренное в ом-метрах.

Чем ниже удельное сопротивление, тем выше проводимость материала как проводника.

Пример хороших проводников – алюминий и медь. В противном случае примером хороших изоляторов является слюда и бумага, обладающие высоким удельным сопротивлением.

Если вы хотите узнать другие примеры хороших проводников и хороших изоляторов, вы можете бесплатно найти их в Интернете. Просто дерзайте и хорошо их запомните.

За исключением этих двух, мы узнаем о полупроводниковых материалах, но пока пропустим.

Если мы говорим о сопротивлении, то в основном будем говорить о резисторах.Но что это такое? Резистор – это простейший пассивный элемент, сделанный из металлических сплавов и соединений углерода, чтобы выдерживать электрический ток.

Его обозначение схемы показано на рисунке (1b), где R обозначает значение сопротивления.

Закон Ома представляет соотношение между током и напряжением на резисторе. Этот закон приписывается Георгу Симону Ому (1787-1854) и записывается как:

Закон Ома гласит, что напряжение v на резисторе прямо пропорционально току i , протекающему через резистор.

Следовательно,

(2)

Для краткости,

Закон Ома утверждает , что напряжение на резисторе пропорционально току, протекающему через него.

Электрическая цепь сделана из проводящей проволоки, позволяющей электрическому заряду проходить через нее. Движение этого электрического заряда называется током.

Электрическая сила, называемая напряжением, дает энергию электрическому заряду, протекающему в цепи.Для научного объяснения напряжение – это разность потенциалов между двумя выводами (точками).

Если мы измеряем напряжение, это означает, что мы измеряем разность потенциалов для перемещения электрического заряда из одной точки в другую.

Если нет двух точек, нет напряжения.

Ток движется по проводнику с некоторым противодействием или трением. Это трение или противодействие известно как сопротивление.

Даже жилой провод имеет небольшое сопротивление току.Величина тока зависит от того, сколько напряжения и сопротивления.

Чем меньше сопротивление, тем выше ток.

Знание терминов напряжения, тока и сопротивления не имеет для нас большого значения. Нам нужно понимать количество для электрической цепи.

Ниже приведены стандартные единицы измерения электрического напряжения, тока и сопротивления:

Сокращение для каждого измерения близко к первому слову.Сокращенное обозначение напряжения – «V», а «R» – «сопротивление». Хотя «я» немного странно, потому что далеко от нынешнего.

Буква «I» обозначает французскую фразу «tensité du courant» (сила тока). Мы найдем еще один символ «E», который означает «Электродвижущая сила».

И «V», и «E» одинаковы, но вместо этого мы будем использовать «V». Обычно «E» обозначает напряжение на источнике.

Эти сокращения написаны заглавными буквами, потому что здесь мы будем использовать термины DC.Заглавные буквы означают, что значение остается постоянным в течение определенного периода времени.

Но мы будем использовать строчные буквы, если они имеют периодическое значение в течение периодического времени.

Из приведенного выше определения мы знаем, что:

Закон Ома гласит, что разность потенциалов (напряжение) между двумя точками пропорциональна току, протекающему через резистор, а также сопротивлению резистора. схема. Таким образом, формула закона Ома просто V = IxR.

Элемент со значением R = 0 на рисунке (2a) является коротким замыканием.

Итак,

(5)

, что указывает на то, что напряжение равно нулю, но ток может иметь любые значения. Другими словами, короткое замыкание обычно предполагает соединительный провод, который является идеальным проводником. Следовательно.

Короткое замыкание – это элемент цепи с сопротивлением, близким к нулю.

Напротив, элемент с R = ∞ является разомкнутой цепью, как показано на рисунке (2b). Для разомкнутой цепи

(6)

, указывающее, что ток равен нулю через напряжение, может иметь любые значения. Следовательно,

Разрыв цепи – это элемент схемы с сопротивлением, приближающимся к бесконечности.

Закон Ома – это метод анализа для анализа токов в цепи с определенным сопротивлением, подаваемой источником напряжения.Для аналогии мы можем представить себе использование водопровода.

Напор воды является источником напряжения, сопротивление – диаметром трубы, а сила тока – объемом воды.

Чем выше напряжение, тем выше ток, и наоборот. Но чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Это доказывает пропорциональное соотношение между напряжением и током, но обратно пропорциональное соотношение между током и сопротивлением.

Ознакомьтесь с этими простыми задачами, чтобы лучше понять закон Ома.

1. Если у нас есть электрическая цепь с источником постоянного напряжения и увеличивается сопротивление, что будет с током?

Ответ: прокрутите вверх и прочтите уравнение закона Ома, если вы его забыли. С текущей точки зрения мы будем использовать [I = V / R]. Если напряжение остается постоянным, но сопротивление увеличивается, ток будет уменьшаться.

2. Если напряжение источника удвоить, сколько тока мы получим?

Ответ: используя то же уравнение [I = V / R], если V становится 2V, то ток равен 2V / R.Таким образом, ток удваивается.

Давайте попробуем проанализировать электрическую цепь, используя закон Ома. Не волнуйтесь, мы просто воспользуемся батареей, резистором и проводом.

Ток движется по часовой стрелке, поскольку полярность напряжения находится в верхнем левом углу. Эти три соединены последовательно, чтобы упростить задачу.

Представьте, что у нас есть батарея на 10 В и резистор 5 Ом, сколько будет тока?

Уравнение верно, потому что если вы используете [I = V / R], вы получите [I = 10/5 = 2 A].

Что будет, если мы заменим резистор на резистор 10 Ом?

И снова закон Ома применим для получения результата 1A.

Мы можем поменять местами уравнение переменной, если оно удовлетворяет треугольнику закона Ома, о котором вы прочитаете позже в этом посте. Мы будем использовать этот закон для схемы с несколькими резисторами, соединенными следующим образом:

• Последовательное соединение
• Параллельное соединение

Зная две из трех переменных из закона Ома, мы легко найдем сомнительная переменная.

Следовательно, если мы хотим знать значение тока, мы должны знать значения напряжения и сопротивления.

Ниже представлен хорошо известный треугольник закона Ома.

Как указано выше:

Для расчета напряжения (В)
[В = I x R] —– Напряжение (Вольт) = Ток (Ампер) x Сопротивление (Ом)

Для расчета тока (I)
[I = V / R] —– Ток (Ампер) = Напряжение (В) / Сопротивление (Ом)

Для расчета сопротивления (Ом)
[R = V / I] —– Сопротивление (Ом) = Напряжение (В) / Ток (Ампер)

Закон Ома показывает взаимосвязь между напряжением (V или E), током (I) и сопротивлением (R).

Таким образом, мы добавляем закон Джоуля, чтобы усовершенствовать колесо закона Ома. Закон Джоуля гласит, что мощность – это произведение напряжения и тока.

В результате комбинация этих двух даст нам 12 формул с 2 известными переменными.

Таким образом, мы получаем колесо закона Ома вместе с их единицами измерения.

Из приведенного выше объяснения мы можем сделать вывод, что закон Ома полезен для определения значений напряжения, тока и сопротивления.

Но как это помогает нам в реальной жизни? Ниже приведены примеры применения закона Ома в реальной жизни:

• Определение напряжения, тока и сопротивления в цепи.
• Поддерживайте падение напряжения на элементе схемы на желаемом уровне.
• Этот закон применяется для амперметров постоянного тока.

Даже это самый простой анализ схемы, он все еще имеет некоторые ограничения, такие как:

• Не может использоваться для односторонней электрической сети (диодный транзистор и т. Д.), Которая не работает. t имеют линейную зависимость напряжения от тока.
• Невозможно реализовать для нелинейной схемы.

Резистор может быть постоянным или переменным. Но он имеет фиксированное значение, что означает, что значение остается постоянным. На рисунке (3) показаны два распространенных типа постоянных резисторов (с проволочной обмоткой и составные). Один резистор образует ответвление в цепи.

Рисунок (3a) проволочного типа имеет меньшее сопротивление с большим порогом мощности, в то время как Рисунок (3b) является составным типом, имеет более высокое сопротивление с меньшим порогом мощности.

Переменные резисторы имеют регулируемое сопротивление, его символ можно увидеть на рисунке. (4a).

Обычный переменный резистор также известен как потенциометр или для краткости потенциометр, его символ показан на рисунке. (4b).

Поток представляет собой трехконтактный элемент со скользящим контактом или грязесъемником. Использование скользящего контакта изменит сопротивление. Точно так же переменный резистор также имеет проволочную обмотку и состав, как показано на рисунке.(5a) для композиции и рис. (5b) для ползунка.

Не все резисторы подчиняются закону Ома. Но резистор, подчиняющийся закону Ома, называется линейным резистором. Имеет постоянное сопротивление.

Следовательно, его вольт-амперная характеристика представлена ​​на рисунке (6a): график i-v представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Нелинейный резистор не подчиняется закону Ома, его сопротивление изменяется в зависимости от тока, а его i-v характеристика показана на рисунке (6b).

Примером нелинейного сопротивления являются лампочка и диоды.

Другая полезная величина в анализе электрических цепей – величина, обратная сопротивлению R, известному как проводимость, а символ – G:

(7)

Проводимость измеряет, насколько хорошо элемент будет проводить электрический ток и его единица измерения – mho (ом, записанный в обратном порядке) или обратный ом с символом ℧, перевернутой омегой.

В этом блоге мы будем использовать сименс (S) вместо mho в качестве единицы проводимости в системе СИ:

(8)

Следовательно,

Проводимость – это способность элемента проводить электрический ток; измеряется в mhos (℧) или сименсах (S)

То же сопротивление может быть выражено в омах или сименсах, например, 10 Ом равно 0.1 S. Рассматривая уравнение. (7), мы можем написать:

(9)

Мощность, рассеиваемая резистором, может быть выражена через R с помощью уравнения. (3),

(10)

Мощность, рассеиваемая резистором. резистор можно выразить с помощью G,

(11)

Мы можем нарисовать график закона Ома с двухмерной осью, напряжением и током, как показано ниже. Напряжение и ток образуют линейный график для каждого типа резистора, который мы используем, будь то постоянный резистор, переменный резистор или просто простой провод различной длины.

Можно сделать вывод, что удвоение напряжения удвоит ток, протекающий через элемент схемы.

Примеры закона Ома

1.) Электрический утюг потребляет 2 А при 120 В. Вычислите его сопротивление.

Решение:

Используя закон Ома:

2.) В соответствии со схемой ниже вычислите ток i , проводимость G и мощность p .

Решение:
Ток:

Проводимость:

Мощность:

Теперь давайте ответим на наиболее часто задаваемые вопросы ниже:

ЧТО ТАКОЕ в законе Ома?

Закон Ома гласит, что разность потенциалов (напряжение) между двумя точками пропорциональна току, протекающему через резистор, а также пропорциональна сопротивлению цепи.Таким образом, формула закона Ома просто V = IxR.

Как рассчитать закон Ома?

Ток (I) в цепи равен напряжению (V) на резисторе, деленному на сопротивление (R) резистора.

Почему важен закон Ома?

Закон Ома очень важен для анализа электрической цепи, связанной с напряжением, током и сопротивлением в цепи, и определения их взаимосвязи.

Что такое закон Ома Краткий ответ?

Закон Ома гласит, что напряжение v на резисторе прямо пропорционально току i, протекающему через резистор.

Применим ли закон Ома как к переменному, так и к постоянному току?

Закон Ома гласит, что ток в цепи пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Это означает, что до тех пор, пока напряжение и ток имеют линейную зависимость, закон Ома может использоваться для цепей переменного тока.

Закон Ома Формулы • Закон Ома

Ома помогает рассчитать напряжение, ток и сопротивление. Смешав закон Ома с законом джоуля, можно легко получить формулу мощности.Давайте посмотрим на формулы:

Формула расчета напряжения

Если заданы ток и сопротивление , используйте V = IR для расчета напряжения.

Пример №1: Найдите напряжение, приложенное к резисторам 10 кОм, когда через них протекает ток 5 мА

Решение: V = 10 кОм * 5 мА = 50 В

Когда заданы ток и мощность , используйте V = P / I, чтобы найти вольт.

Пример № 2: Найдите напряжение, приложенное к неизвестному резистору, который рассеивает мощность 20 Вт, пока через него протекает ток 5 А.

Решение: V = 20 Вт / 5 A = 4 В

Когда указаны мощность и сопротивление , используйте V = √P * R, чтобы найти вольт.

Пример № 3: Найдите напряжение, приложенное к резистору 200 Ом, который рассеивает мощность 20 Вт.

Решение: V = √200 Ом * 20 Вт = 63,24 В

Текущая формула расчета

Если заданы напряжение и сопротивление , используйте R = P / I для расчета тока.

Пример №4: Найдите ток, текущий через 2.Резистор 5 МОм при приложении к нему разности потенциалов 20 В.

Решение: I = V / R = 20 В / 2,5 МОм = 8 мкА

Вот еще один пример расчета тока через резистор 47 Ом.

Когда указаны мощность и напряжение , используйте I = P / V для расчета ампер.

Пример № 5: Найдите ток, протекающий через неизвестный резистор, который рассеивает мощность 20 Вт при понижении на нем 10 В.

Решение: I = P / V = ​​20 Вт / 10 В = 2 А

Если известны мощность и сопротивление , используйте I = √P / R для расчета ампер.

Пример № 6: Резистор 15 кОм рассеивает мощность 5 Вт. Найдите значение тока, протекающего через него.

Решение: I = √P / R = √5 / 15 = 0,577 мА

Формула расчета сопротивления

Если известны мощность и ток , используйте R = P / I ² для расчета сопротивления.

Пример № 7: Найдите значение неизвестного резистора, который рассеивает 30 Вт, когда через него протекает ток 5 мА.

Решение: R = 30 / (5 мА) ² = 1.2 МОм

Когда известны напряжение и ток используйте R = V / I для расчета номинала резистора.

Пример № 8: Найдите значение неизвестного резистора, которое падает на 10 В, когда через него протекает ток 25 мА.

Решение: R = 10 В / 25 мА = 400 Ом

Если известны напряжение и мощность , используйте формулу R = V ² / P для определения номинала неизвестного резистора.

Пример № 9: Найдите значение неизвестного резистора, который падает на 10 В при рассеивании 200 Вт.

Решение: R = 10 В / 25 мА = 400 Ом

Формула расчета мощности

Когда известны напряжение и ток используйте P = VI для вычисления значения мощности.

Пример № 10: Падение потенциала 10 В на резисторе приводит к протеканию через него тока 20 мА. Найдите мощность, рассеиваемую на нем.

Решение: P = VI = 10 В. 20 мА = 0,2 Вт

Если известны ток и сопротивление , используйте P = I ² R для расчета значения мощности.

Пример № 11: ток 50 мА протекает через резистор 10 кОм. Найдите мощность, рассеиваемую на нем.

Решение: P = (50 мА) ² * 10 кОм = 25 Вт

Если известны напряжение и сопротивление , используйте P = V ² / R для расчета значения мощности.

Пример № 12: Разность потенциалов 20 В приложена к резисторам 10 кОм. Найдите рассеиваемую мощность.

Решение: P = (20) ² /10 кОм = 40 мВт

Понимание формул закона сопротивления постоянного и переменного тока, формул и формул мощности